| 氏名Name | 山村 彩乃Ayano Yamamura |
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| 所属Affiliation | 京都工芸繊維大学 機械工学系(数値材料デザイン研究室) 京都工芸繊維大学 高性能シミュレーション研究センターKyoto Institute of Technology, Faculty of Mechanical Engineering (Computational Materials Design Lab.) Kyoto Institute of Technology, High-Performance Simulation Research Center (HPSRC) |
| 職位Position | 助教Assistant Professor |
| 所属学会Societies | 日本機械学会,日本鉄鋼協会,日本材料学会,日本金属学会The Japan Society of Mechanical Engineers (JSME), The Iron and Steel Institute of Japan (ISIJ), The Society of Materials Science, Japan (JSMS), The Japan Institute of Metals and Materials (JIMM) |
| 研究分野Research Fields | 計算材料科学,phase-field法,データ同化,凝固Computational materials science, phase-field simulation, data assimilation, solidification |
材料組織高精度予測によるマテリアルDXの実現を目的とし,実験と大規模計算を融合するデータサイエンスを研究テーマとしています. 現在,合金材料の凝固組織を決定する樹枝状デンドライト結晶の成長過程を対象に,phase-field法とデータ同化を用いた研究に取り組んでいます.
With the goal of achieving digital transformation of materials through accurate prediction of their microstructures, I study data science that integrates experiments and high-performance simulations. I am currently working on research using the phase-field method and data assimilation, focusing on the dendritic growth process that governs the solidification microstructures of metallic alloys.
材料開発の加速に向け,材料組織形成過程の高精度予測とデジタルツインの実現を目指しています.データ同化等のデータサイエンス技術と大規模phase-fieldシミュレーションを連携させ,実験と計算を融合する技術の開発に取り組んでいます.限られた実験観察データから,材料組織の時間発展や未知の材料物性を高精度に推定することを目指しています.
Toward accelerating materials development, we aim to achieve accurate prediction and digital twins of microstructure evolution. We are developing technologies that integrate experiments and simulations by combining data science techniques, including data assimilation, with large-scale phase-field simulations. Our goal is to accurately estimate microstructure evolution and unknown material properties from limited experimental observations.
これまで立方晶合金を対象に開発してきたphase-fieldデータ同化技術を,より複雑なデンドライト形態を形成する六方晶合金へと発展させる研究に取り組んでいます.界面エネルギー異方性と多結晶の結晶方位を同時に推定するデータ同化技術を構築し,六方晶合金の高精度な凝固組織予測の実現を目指しています.
We are extending the phase-field data assimilation techniques developed for cubic alloys to hexagonal alloys, which exhibit more complex dendritic morphologies. We aim to develop a data assimilation technique for simultaneously estimating interfacial energy anisotropy and crystal orientations in polycrystalline materials, thereby enabling accurate prediction of solidification microstructures in hexagonal alloys.
液相流動と固相運動を伴うデンドライト成長を対象に,phase-field格子ボルツマン法とEnKFを組み合わせたデータ同化システムを構築しました.双子実験により,観測データを計算へ取り込めることを検証し,液相の動粘性係数を推定できることを示しました.
A data assimilation system combining the phase-field lattice Boltzmann method with an ensemble Kalman filter was developed for dendrite growth with melt flow and solid motion. Twin experiments validated the assimilation of observations into the simulation and demonstrated estimation of the liquid kinematic viscosity.
A. Yamamura et al., Computational Materials Science 215 (2022) 111776.
薄膜中の柱状デンドライト成長を対象に,X線観察とphase-field計算を融合するデータ同化システムを双子実験を通して詳細に検証しました.複数の物性値・結晶方位とデンドライト形態を同時推定できることを示し,実際の実験観察への適用に向けて計算コストや観測の解像度の影響を評価しました.
A phase-field data assimilation system integrating X-ray observations and simulations was systematically evaluated for columnar dendrite growth in a thin film through twin experiments. Multiple material properties, crystal orientations, and dendrite morphology were simultaneously estimated, with computational cost and observation resolution examined toward application to experimental data.
A. Yamamura et al., Acta Materialia 281 (2024) 120356.
Zn–Al合金で観察される特徴的な14方向デンドライトを対象に,界面エネルギー異方性と成長形態の関係をphase-field計算により調査しました.さらに,異方性パラメータと結晶方位を同時推定するデータ同化システムを構築し,双子実験によりその有効性を検証しました.
The relationship between interfacial energy anisotropy and the characteristic 14-directional dendritic morphology of Zn–Al alloys was investigated using phase-field simulations. A data assimilation system was also developed and validated through twin experiments to simultaneously estimate anisotropy parameters and crystal orientation.
A. Yamamura et al., ISIJ International 65(5) (2025) 695–703.
一方向凝固で平滑界面から物性値を効率的に推定するため,適合格子細分化(AMR)を用いたphase-fieldデータ同化を開発しました.初期平滑界面からわずかに形態変化したセル競合成長の段階で,複数の物性値と結晶方位を同時に高精度推定できることを示しました.
AMR-accelerated phase-field data assimilation was developed for efficient parameter estimation from an initially planar interface during directional solidification. Twin experiments showed that multiple material properties and crystal orientation can be accurately estimated during competitive cell growth after only slight morphological evolution.
A. Yamamura et al., Journal of Materials Research and Technology 39 (2025) 4226–4233.
Zn–4 wt%Al合金で観察される14方向デンドライト成長を再現するため,球面調和関数による界面エネルギー異方性を系統的に評価しました.高次異方性係数 a06 が14方向成長に不可欠であり,異方性の決定には平衡形状だけでなく成長形態の評価が重要であることを示しました.
Interfacial energy anisotropy represented by spherical harmonics was systematically evaluated to reproduce the 14-directional dendrite growth observed in Zn–4 wt%Al. The higher-order coefficient a06 was found to be essential, and growth morphologies were shown to provide information that cannot be obtained from equilibrium shapes alone.
A. Yamamura et al., Materials & Design 264 (2026) 115840.
| 2026-07-31 – 2028-03-31 | 研究活動スタート支援(Grant No. 26K24581) 「六方晶合金のマテリアルDXを加速するphase-fieldデータ同化技術の開発」JSPS KAKENHI Grant-in-Aid for Research Activity Start-up (Grant No. 26K24581) |
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| 2023-04-25 – 2026-03-31 | 日本学術振興会 特別研究員奨励費(Grant No. 23KJ1407) 「材料組織の高精度予測を可能とするデータ同化技術の開発」JSPS KAKENHI Grant-in-Aid for JSPS Fellows (Grant No. 23KJ1407) |